一種離子表層原位負載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本新型屬于金屬材料表面改性領域，具體的是一種應用于金屬材料表面特定離子的負載改性的電化學裝置。
【背景技術】
[0002]生物醫用金屬材料是用于與生命系統接觸和發生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類特殊功能材料。
[0003]目前，已經成熟市場化的生物醫用金屬材料有不銹鋼、鈷鉻合金和鈦及鈦合金，然而，金屬材料本身缺乏生物活性，很難和生物體組織結合，且在臨床過程中，容易感染細菌，引發炎癥，導致植入失敗。
[0004]解決的途徑是對這些金屬材料進行表面的結構和組分改性，增加其生物相容性，賦予其抗菌性。常見的結構改性為在金屬表面制備具有微米或者納米結構的金屬或者陶瓷層，如利用陽極氧化法在鈦及鈦合金表面制備具有整齊均勻的二氧化鈦納米管密排陣列的陶瓷層，其結果可大大提高細胞的黏附和伸展，提高鈦及鈦合金的生物相容性。
[0005]而在生物醫用金屬材料表面的組分改性上，通常是利用各種手段在金屬材料表面進行功能分子的負載，使其具有特定功能，對于分子量比較大的有機分子，通常采用溶膠凝膠法，在金屬材料表面浸潰后，通過旋轉/加熱或者自然揮發，去除溶劑，即可實現功能分子在金屬材料表面的負載，比如在不銹鋼血管支架表面通過藥物載體進行抗凝血藥物的負載；而對于無機分子或者金屬離子的負載，可選用的方法較多，有等離子噴涂、離子注入、磁控濺射、電化學原位沉積等等，比如利用等離子噴涂在鈦及鈦合金表面進行羥基磷灰石陶瓷層的制備，用離子注入法向不銹鋼表層注入銅、銀離子，使不銹鋼材料具有抗菌性。
[0006]電化學原位沉積是以金屬材料作為陰極，在含有功能分子的離子形式的電解液中，通過電壓強度、電流密度和沉積時間的調節，使功能分子負載于金屬材料表面結構上，或者在金屬材料表面形成特定的功能層，由于有機分子的電中性，于電解液中使其附帶正電荷較為困難，因此該方法多用于對無機分子和金屬離子的負載過程中，比如在硝酸銀溶液中，于較低電壓下(3~5V)經過較短時間(5分鐘以內)，即可使銀離子負載于鈦及鈦合金表面的納米管結構中，提高其抗菌性能，而在含有鈣離子和磷酸根離子的溶液中，通過電壓和時間的調整，也可在金屬材料表面負載上磷灰石層，增強其生物相容性。這種方法比較于等離子噴涂和離子注入法的優點在于，其不僅僅可以用于平整表面的功能分子的負載，還可應用于具有復雜表面結構的材料中，而對材料表面造成的損傷比較小，同時，有利于抗菌離子的釋放。
[0007]現有的電化學原位沉積設備只是對電解槽的簡易改良，由電解槽、預設惰性陽極、直流電源、導線和夾子組成，在每次使用時，所需改性金屬材料用夾子固定于電解槽中，與惰性陽極相對，可見，這類裝置的缺點每次使用夾子固定金屬材料時存在位置偏移，導致多次負載間存在工藝差異，而且現有電解槽均為獨立的且容積都較大，在使用時，需要配置超過量的電解液，對于硝酸銀這類貴試劑來講是很大程度的浪費。
【發明內容】
[0008]本實用新型為了解決上述問題，提供了一種小型、多槽、電極工作距離可調的恒流電化學原位負載裝置，其具體的由直流電源、導線和至少兩個工作池組成，其中所述的工作池包括長方體形有機玻璃殼體、惰性陽極和陰極卡槽，其中惰性電極和陰極卡槽設在有機玻璃殼體的兩端；所述的陰極卡槽由固定于有機玻璃殼體內的固定板和一端與固定板連接的弧形彈片組成；所述的惰性陽極由固定于有機玻璃殼體內的帶有套筒的橫梁和帶有推拉桿的惰性陽極板組成，所述惰性陽極板的推拉桿在套筒內與套筒緊密配合且可做推拉運動，套筒上有推拉槽，推拉桿末端有伸出套筒推拉槽的推拉塊，所述的套筒上刻有刻度，用來顯示惰性陽極板當前位置與陰極卡槽之間的距離，其數值讀取以推拉桿末端為準；所述的導線分別穿過有機玻璃殼體與陰極卡槽的固定板和惰性陽極板的橫梁相連，自由端連有接頭可與電源電極相接，也可與其他工作池的導線接頭相接。
[0009]在尺寸上，工作池電極端面的尺寸應以電極板尺寸相當，不能過大，電極板尺寸要與需要處理的金屬材料負載面在電極板上的投影面積相當，不能過大，套筒上刻度范圍為4-10厘米。
[0010]由上述可知，本實用新型相對于現有技術具有以下有益效果:
[0011]1、本實用新型可輕易實現多個工作池的串聯恒流負載，可以保證多個工件在相同條件下進行相同離子的負載，既可以保證生產中產品的均一性，也可以用到質量校準中用來保證反應條件的一致性。
[0012]2、本實用新型可輕易實現多個工作池的并聯恒壓負載，可以對多個樣品同時進行相同或者不同離子的負載，大大縮減工作時間，提高電源的利用率。
[0013]3、本實用新型工作池的陰陽兩極工作距離可在4~10cm間人為調整，基本滿足目前的工作需求，相對于現有技術，能夠對工作距離精準設定，可嚴格控制產品質量，為可能的進一步改進提供客觀可信的數據。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型實施例1中工作池的結構示意圖。
[0016]圖3為本實用新型實施例1中套筒和推拉桿的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本使用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明，應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]如圖1所示，為鈦片分步載銀和鈣磷的電化學負載裝置，由直流電源(I)、導線(3)和兩個相同工作池(2)組成，其中導線接頭采用防銹金屬夾子分別將兩個工作池(2)的陽極和陰極與直流電源(I)的負極和正極相連，兩個工作池(2)之間也通過導線的金屬夾子接頭相連，每個工作池(2)包括長方體形有機玻璃殼體(21)、惰性陽極和陰極卡槽，其中惰性電極和陰極卡槽設在有機玻璃殼體的兩端；所述的陰極卡槽由固定于有機玻璃殼體內的固定板(28)和一端與固定板連接的弧形彈片(27)組成；所述的惰性陽極由固定于有機玻璃殼體內的帶有套筒(23 )的橫梁(22 )和帶有推拉桿(24)的惰性陽極板(25 )組成，所述惰性陽極板的推拉桿(24)在套筒(23)內與套筒(23)緊密配合，且推拉桿(24)末端設有推拉塊(232)可沿套筒(23)上的推拉槽(231)做推拉運動，所述的套筒(23)上刻有刻度(26)，用來顯示惰性陽極板當前位置與陰極卡槽之間的距離，其數值讀取以推拉桿(24)末端的推拉塊(232)為準；所述的導線分別穿過有機玻璃殼體與陰極卡槽的固定板(28)和惰性陽極板的橫梁(22)相連。
[0019]使用時，先將導線(3)的金屬夾子接頭串聯好，其中一個工作池(2)的陰陽兩級工作距離調為8cm，其內注入0.0lM的硝酸銀溶液，至剛好不淹沒弧形彈片(27)為止，另一個工作池(2)的陰陽兩級工作距離調為4cm，其內注入0.1M的氯化鈣和0.1M的磷酸二氫鈉水溶液，至剛好不淹沒弧形彈片(27)為止，然后將兩片所需負載的鈦片分別置于兩個弧形彈片(27)內固定，設定電流0.1A，5分鐘后取出互換位置，重復0.1A恒流負載5分鐘，實現兩個鈦片上，銀和鈣磷的負載。
【主權項】
1.一種表層離子原位負載裝置，由直流電源、導線和工作池組成，其特征在于，所述的工作池由長方體形有機玻璃殼體、和設在其兩端的惰性陽極和陰極卡槽組成；所述的陰極卡槽由固定于有機玻璃殼體內的固定板和弧形彈片組成，弧形彈片一端與固定板連接，另一端為自由端；所述的惰性陽極由固定于有機玻璃殼體內的橫梁和惰性陽極板組成，所述的橫梁上連有帶有刻度的套筒，套筒上設有推拉槽，惰性陽極板上連有可在套筒中做推拉運動的推拉桿，推拉桿末端有伸出推拉槽的推拉塊；所述的工作池的數量最少為兩個。
2.根據權利要求1所述的一種表層離子原位負載裝置，其特征在于，所述的工作池之間為串聯的連接方式。
3.根據權利要求1所述的一種表層離子原位負載裝置，其特征在于，所述的工作池之間為并聯的連接方式。
4.根據權利要求1所述的一種表層離子原位負載裝置，其特征在于，所述的刻度范圍為 4~10cm。
【專利摘要】本實用新型屬于金屬材料表面改性領域，提供了一種由直流電源，導線和至少兩個工作池組成的離子表層原位負載裝置，工作池之間可并聯可串聯以滿足不同工作條件的需求，工作池電池的電極工作距離可連續調整，便于工藝條件的優化，可同時進行多個樣品的多種離子的負載，提高工作效率，工作池的容積根據金屬材料實際所需尺寸進行調整加工，節約貴金屬離子的實用。
【IPC分類】C25D17-00
【公開號】CN204325529
【申請號】CN201420810361
【發明人】王樂, 李亞芝
【申請人】黔南民族師范學院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月21日